JPH06503966A - 生合成したpdgfアンタゴニスト - Google Patents
生合成したpdgfアンタゴニストInfo
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- JPH06503966A JPH06503966A JP4504333A JP50433391A JPH06503966A JP H06503966 A JPH06503966 A JP H06503966A JP 4504333 A JP4504333 A JP 4504333A JP 50433391 A JP50433391 A JP 50433391A JP H06503966 A JPH06503966 A JP H06503966A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
生合成したPDGFアンタゴニスト
光里立宜見
アテローム性動脈硬化性心臓血管障害は、筋肉性動脈の血管内膜の肥厚化によっ
て特徴付けられており、しばしば最終的に死につながるような心筋梗塞や脳梗塞
を引き起こす主な原因である。肥厚化は大及び中程度の太さの動脈に発生し、脂
肪痕を含み、そしてその後に、著しい肥厚層によって、血管内腔の狭窄を生じ、
臨床症状を引き起こす、障害に先行する血管内膜の肥厚化または線維性プラーク
は、平滑筋細胞(SMC)の線維状層及び過剰の脂質含有部分の下に存在する結
合組織マトリックスを含んでいる。脂質性の基礎構造が支持床として弱いので、
血管は高い動脈流速からくる圧迫によって不安定になっている。
さらに肥厚化した部分の血栓性物質の蓄積によって、血管内腔の完全な閉塞が発
生する。
アテローム性動脈硬化症の原因論は解明されていない。しかし、つぎのように仮
定されている。すなわち、内腔を取り巻く内皮層の変形、傷害及び/または破裂
とSMC層の過剰性がもたらす事象が、一連のプロセスを誘発するのである。傷
害を受けると、事象の一連の複雑な連鎖が、アテローム性プラークの基本的形態
を誘導するのである。内皮細胞は血管の内膜の剥離した部分を再生するために増
殖する。内膜内皮細胞の傷害は、循環している血小板を傷害部分に凝集させる原
因であると考えられている。唾小板は傷の露出部分に付着する。浮腫が傷の部分
に発生するが、おそらく血液と下部の組織層から浸出してきたマクロファージの
浸潤によるものである。マクロファージが増殖し、傷害部分で摂食した低密度リ
ポプロティンを蓄積し、脂肪泡沫細胞に変化する。さらに傷害部分でのSMCは
、静止状態から生合成状態へと変化して増殖し、そしてコラーゲン、エラスチン
、プロテオグリカンといったような細胞外マトリラスの材料を生産するようにな
る。動脈の内腔での肥厚の増大はこのようにして発達していく。
血小板由来生長因子(PDGF)の高濃縮現象が傷の部分に認められ、遅れて線
維性プラークが出現する(Barrett et al。
Proc、 Natl、 Acad、 Sci、85:2810−2814.1
988) 、この生長因子は種々の細胞の表面のレセプターに結合することが知
られている。そしてこれらの細胞の増殖を一時的にもたらすような細胞内の事象
の一連の連鎖を誘発する。
天然のPDGFは二つのポリペプチド鎖からなる二量体であり、1またはそれ以
上がグリコジル化されている0、二本の鎖は(以下Aまたはα及びBまたはβと
称する)If似しているが、同一ではない。それぞれの分子量は約17.000
−18.000ダルトン及び約13,000−14,000ダルトンである。イ
ンビボでは、A tl 。
B鎖はより大きな前駆体として合成され、引き続いてアミノおよびカルボキシル
末端で切断される。成熟ヒトA鎖は110または125アミノ酸と種々のN結合
糖側鎖からなり、その長さとアミノ酸配列はその由来組織に依存している。充分
なプロセシングを受けたヒ)B鎖はC−5is遺伝子にコードされており、11
2アミノ酸からなっている。この物質は、シミアン ザルコーマウィルス(SS
V)のv−sisトランスフォーミング遺伝子のp28sis IF白産物と高
いホモロジーを有していることが確認されている(Johnsson et a
l、、 ETlbo、 3 :92L 1984)。
生物学的に活性なPDGFは、AAまたはBBのホモダイマーとして存在し、そ
れぞれ35.000ダルトン(35kD)または32kDの分子量を有し、さら
に分子量34kDのヘテロダイマーとしても存在する。ヒトPDCFダイマーは
グリコジル化されており、生物学的に活性な3次元構造に翻訳後に変換されてい
る。
この立体構造は、緩やかな非共役水素結合、疎水結合、静電気的結合及びシステ
ィン残基のイオウ原子間の強い共役結合により成り立っている。PDGFダイマ
ーは、8個のSS結合を有しており、この結合は鎖同士(I相互の結合)と同−
鎖内(鎖内結合)の両方が存在する。コンポーネントであるモノメリック鎖にA
AまたはBBを還元すると生物学的活性が消失する。
細胞のタイプの変化によってPDGFの異なったグイメリックの形Mを誘導する
ことが知られている。実際に、多数の細胞がプラーク形成に関わっており、PD
(:、Fの種々の形態の物を分泌している。例えば内膜内皮細胞での初めの傷の
部分に凝集する血小板はPDC;FのABを分泌しており、マクロファージはP
DGFのBBを生産しており、SMCと内皮細胞はPDGFのAAを生産してい
る。
血小板由来の生長因子はアテローム性動脈硬化症の原因物質であることが仮説と
して考えられてきた(以下の文献を参照、Rutherford et al、
、J、ce目、Biol、 69:196−203.1976、Friedwa
net al、、J、Cl1n、Invest、、60:1191−1201)
、遊離されたPDGFは、化学走化性的に働いて傷害の部位に線維芽細胞、モ
ノサイト、ダリア細胞、平滑筋細胞を遊走させて動員することができる。さらに
遊離したPD(1,Fはこれらの細胞に対してDNA合成を促進するマイト−ジ
エンとして作用し、これらの細胞の分裂増殖を促進させる。停止期のSMCは非
胚性動脈壁で通常見出され、内皮細胞、マクロファージ、血小板によって生産さ
れたPDGFにより合成性、分裂性が促進された活性状態に変わる。この活性状
態では、SMCそれ自身が、停止期のSMCを活性化させるPDGFのAAを生
産するように変化している。
PDGFの活性を阻害することにより、アテローム性プラークの形成を阻害する
かあるいは減少させることができるという仮説が考えられている。このために多
数の異なる物質が、PDGFの阻害剤またはアンタゴニスト(拮抗剤)として試
験に供されている。例えば、フェノフィブレート(Kloer、 Am、 J、
Med。
83(B):3−8.1987)、レチノイン酸(Mordan+ Cance
r Rea、、 49:906−909.1989)はPDGF依存性DNA合
成の促進を阻害する。
抗C3,1モノクローナル抗体(Kawahara at al、、Bioch
era、 Bi。
phys、 Res、 Co+*mun、、 147 :839−845.19
87)および5−メチル−7−ジエチルアミノ−S−トリアゾール(1,5−a
)ピリミジン(Ohnishi et al、、Life Sat、、31:2
595−2602.1983.; Tiell etal、、 Artery、
12:33−50.1983)はPDGFの拮抗剤である。インターフェロンは
、線維芽細胞のPDGF誘導蛋白質合成を阻害して(Zagari et al
、、 Biochem、 Btophys、 Res、 Commun、、15
0:1207−1212.1988)、線維芽細胞に対するPDGFのマイト−
ジエン作用を阻害する(Hosang、 J、 Ce11. Physiol、
494:396−404゜1988)。スラミンはPDGFに結合してその生
物活性を阻害する(Hosang、 J、Ce11. Biochem、+ 2
9:265−273) 、さらにプロタCe11. Biol、、26:205
−220. 1984) 。
本発明の目的はPDGFに対する感受性細胞上のレセプターへのPDGFの結合
を阻害し、そのレセプターに活性PDGFが結合することによって誘発されて、
さらに引き続いておこる生物学的作用を阻害するところにある。さらに、本発明
の目的はPDGFの生物学的活性を抑制することにより、アテローム性の傷害と
線維状プラークの発生を抑制するところにある。他の目的としては、アテローム
性動脈硬化の進行を抑制及び/または回復させるところにある。更に本発明の他
の目的としては、動脈の傷や傷害の部位における平滑筋細胞の分裂増殖を抑制す
るところにある。また、他の目的としては、中および大型の筋肉質動脈でのマク
ロファージの遊走と増殖の防止にある。
又ユニ!h
本発明は、PDGFに関連の生物学的活性を有しないが、細胞上のPDGFレセ
プターに対してはPDGFの生物学的に活性な形態に拮抗する作用を有している
ポリペプチドまたはアンタゴニストを用いて、血小板由来の生長因子(FDCF
)の活性を拮抗的に抑制する方法を提供するものである。ポリペプチドは、PD
GFの結合に対して生物学的に応答する細胞上に存在し、細胞膜結合性レセプタ
ーに対して天然型FDCFが結合するような、PDGFの生物学的に活性である
形態のAlが十分に複製されているアミノ酸配列の一部分を有しているものであ
る0本発明ポリペプチドが、PDICFレセプターに対する結合性を存すること
によって、PDGFがレセプターに結合することを阻害する。そしてPDGFの
結合により誘発される生物学活性のイニシェーションがこの方法によりブロック
される。
本発明の幾つかの観点においては、ポリペプチドは配列表配列番号1と配列番号
3に示したPDGFのA鎖アミノ酸配列の12−110残基に対して少なくとも
70%ホモロジーを有している。
本発明により提供されるポリペプチド拮抗剤を、生物学的に活性なPDGFの2
量体を形成するために欠くことの出来ないスルフォヒドリル基の交差結合部位を
欠いている構造にする場合には、グリコジル化されていなくてもよいし、単量体
であっても差し支えない。発明のこの観点によれば、ポリペプチドは内皮型のA
鎖(配列番号1を参照)またはグリオマー型のA鎖(配列番号3を参照)のよう
な全長型または省略型Allであって、システィンフリーまたシスティンブロッ
ク型とすることができる。あるいはまた、ポリペプチドは、ミューティン(mu
tein)、アナログ、PDGFのAllの省略型アナログであっても良い。
ポリペプチドのシスティン残基はブロックされていても良い。
例えばスルフォン化、ピリジルエチル化、カルボキシメチル化などを含む従来の
方法を例示することができる。
少なくともPDGF特異的なレセプターに残存性のある特異的な親和性を存して
いる天然型AMのペプチド断片、アナログ、それらを含むミニ−ティンは、PD
GF拮抗剤として有用である。これらのフラグメントのシスティン残基の一部ま
たは全部をブロックするかSS結合を構成しないアミノ酸に置き換えることによ
り、単量体とすることができる。あるいはまた、これらのフラグメントはPDG
Fの生物活性を有していない第2のポリペプチドとSS結合させても良い、好ま
しくは、フラグメントは、天然の内皮またはグリオマ一種のPDGF A鎖の一
部分とホモロジーを有しており、そして特に好ましくはPDGFの(配列表配列
番号1または3参照)配列で、アミノ酸残基80−100番または12−41番
を含んでいる。本発明の一具体例としては、A鎖のC末端部分を含むものをあげ
ることができる。
本発明は、Escherichia並1i (E、 co上団のような原核細胞
で発現させた場合に、上述したポリペプチドの一つを、十分に発現することので
きるようなりNAを提供するものである。組換えDNAは、原核細胞で実施可能
なプロモーター/オペレータ97域を含むヌクレオチド配列および、本発明によ
って提供されるポリペプチドをコードする第2のヌクレオチド配列を含んでいる
。さらに、このDNA配列を保有しており、発現する細胞を提供するものである
。
最後に、本発明は、ポリペプチドをコードしているDNA配列を形質転換された
細胞を培養し、DNAを発現させ、そして細胞から合成されたポリペプチドを精
製するステップを含み、これらPDGF拮抗物質であるポリペプチドを調製する
方法を提供するものである。
本発明に関するこれらおよび他の特徴は、以下にに示す説明およびクレームによ
り明確化される。
皿至豆ユ
本発明、本発明と同じくそれらの種々の特徴に関する、上述した目的およびその
他の目的は、付属する図面を合わせて読むことにより、以下の説明から十分に理
解できるものであろう。
図1はSS結合を持つ天然型PDGF二量体の概念図(図IA)と本発明の種々
の実例の概念図(図IB−図10)比較である。
図2は、PDGFの内皮細胞型A鎖をコードする構造遺伝子、対応するアミノ酸
配列、制限酵素地図からなる本発明の組換えDNAの概念図である。
図3はベクター由来ポリリンカー領域、PDGFのグリオマー型Atjfをコー
ドする構造遺伝子、対応するアミノ酸配列、制限酵素地図からなる本発明の組換
えDNAの概念図である。
図4は、トリプトファンオペレーター/プロモーター領域、修飾LEリーダーペ
プチドをコードする構造遺伝子、LEペプチドに対応するアミノ酸配列を示す組
換えDNAを示す概念図である。このオペレーター/プロモーターリーダーDN
Aは、E、coliでの図1.2.3のPDGF拮抗剤を発現させるために選択
される。
主ユ皇困豊星脱ユ
PDC,Fは、高い親和性をもつ特定の細胞表面のレセプターに結合して、生物
学的活性を発揮する。PDGF二量体がレセプターに結合すると、細胞内の事象
のカスケードの引き金がひかれる。この事象とは、レセプターが分布している細
胞の分裂や化学的遊走化やその他の挙動を、最終的にもたらすものである。2種
類のPDGFレセプターが知られている。「タイプA」レセプターはABへテロ
ダイマーと同様に、PDGFのAAおよびBBホモダイマーと結合する。「タイ
プB」レセプターはBBホモダイマーに高い親和性を有して結合し、ABへテロ
ダイマーに低い親和性で結合する。種々の公知のPDGFの特異性に対する感受
性を示す全ての細胞は、PDGFレセプター(群)の1つまた両方及び/または
未だ認識されていないレセブターを含んでいる。例えば、包皮線維芽細胞はAA
、BB、AB型のPDGFに反応し、タイプAとタイプBの両方のレセプターを
もっている。SMCはPDCFのAAホモダイマー特異的で分裂性に応答するこ
とから、タイプAレセプターを有すると考えられている。しかし、タイプAレセ
プターは未だにSMCからは単離されていない。
PDGFの生物活性を示さないPDGFのA鎖でSMCとその他のPDGF感受
性細胞を処理すると、天然型PDGFにより誘発される作用のカスケードを阻害
することが見出されている。このPDGFアンタゴニストはPDC;Fレセプタ
ーに結合するが、PDGFレセプターを有する細胞による生物学的反応を誘導す
る細胞内事象を誘発しない、レセプターはPDGFアンタゴニストによって結合
されており、このため二量体PDGFの活性型の結合から阻害されるかあるいは
ブロックされるのである。そしてこのために、特徴的なPDGFの反応を開始さ
せることができないのである。この観察は、インビボとインビトロでのPDCF
の作用を調節するためのものを許容する。A鎖のアナログまたはフラグメントは
レセプター結合性を持ち、さらにフラグメント/レセプターの相互作用の結合定
数に依存している阻害の容量に相当する抑制またはアンタゴニスト作用を持って
いる。天然型のA鎖の単量体、幾つかの省略体、二量体は強く結合して強く活性
を阻害する。
図1は、天然型PDGF二量体の高度に概念化されたモデルと、本発明の幾つか
の実例の2次構造を比較したものである。
図1−Aの二量体は、鎖間の8組のSS結合によって結合した2本の全長型の鎖
を描いたものである。しかし二量体の活性型ではこれらのSS結合の幾つかは鎖
内の結合となっている0図1−Bに示すように、本発明のアンタゴニストのポリ
ペプチドは、精製した天然型AAまたはAB型の二量体を分割させて、そして再
結合しないようにシスティン残基を還元し、ブロックして得られるPDGFの全
長型A鎖であっても良い。さらにまた、全長型の単量体は、遺伝子組換えで生産
したものでも良い。
この場合システィン残基は合成後にブロックするか、類似のチャージを持ってい
るセリンのようなSを含まないアミノ酸に置き換えることもできる。アンタゴニ
ストは、全長型A鎖のフラグメントの形態にすることもできる(図IC)。さら
に、全長型A鎖を含む二量体の二量体型フラグメント(図ID)、あるいはAま
たはB鎖のフラグメントでPDGFの生物活性を示さない第2のポリペプチドと
SS結合することによって、部分的にブロックされた単量体A鎖(図IE−IG
)であっても良い。
現在では、ヒト血小板からPDGFを抽出するための多数の方法が、知られてい
る(Helden et al、、 Proc、Natl、Acad、Sci。
U、S、A、、 76:3722−3726.1979; Antontade
s et al、+Proc、 Natl。
Acad、 Sci、 U、S、A、、76:1809−1813.1979)
。しかし、実施のためには高コストである上に、これらの方法は、オリジナルの
出発材料の約5%程度しか回収できないため、通常では役に立たない。改良され
た回収方法としては、Antoniadesの方法(米国特許第4,479.8
96号)およびLiptonらの方法(米国特許第4,350,687号)があ
り、これに従って得ることができる。しかし回収はあくまでヒト血小板の生産性
に限定されている。さらにヒト血液由来の物質を治療に用いることは後天性免疫
不全症候群のような多数の疾患に感染するリスクを冒すことである。
発明のポリペプチドを得るためにより好ましい方法として、導入した組換えDN
Aを発現させるだめの宿主細胞を取り扱うことが一般的である。PDGFのよう
な真核細胞性の蛍白質は、酵母のような真核細胞で生産されている(EP公開第
0177957号)。しかし真核細胞は翻訳後の蛋白質を修飾する機能を有して
いるために、得られた二量体の形態を還元し、さらに得られた単量体の物質の二
量体化をブロックすることがさらに必要となる。それにもかかわらず、本発明の
蛋白質アゴニストは、もしも必要であれば真核細胞で生産することができる。仮
に、真核細胞生産PDCF二量体の二量体化フラグメントがアンタゴニストとし
て必要であれば、適当なプロテアーゼにより単離した二量体を切断することで入
手することができる。
原核細胞は、その蛋白質物質を翻訳後修飾するだめの細胞内機能を有していない
、さらに原核細胞は成長速度が速く、操作が簡単であり、培養コストが安いため
、本発明の阻害ポリペプチドの生産のために選択される宿主細胞として適してい
る。原核細胞宿主から得られるFDGFモノマーはグリコジル化されないし、P
DGFの生物活性に必要な二量体構造に折り畳まれない。
PDGFや目的とするいくつかのアミノ酸配列をコードするDNAのデザイン、
操作、組換えのための工程は、一般的に先行文献により良く知られており、その
ためここでは詳細に記載はしない。目的の蛋白質をコードする遺伝子の同定と単
離の方法あるいはこのような遺伝子を構築する方法は、良く知られており開発さ
れている。これらの方法は特許及び文献に記載されている(米国特許第4,43
1,739号: Maniatis et al、、 −虹より狙」vManu
al、Co1d Spring Harbar、1984. et seq、、
Current Prot。
cols in Mo1ecular % Wiley Interscien
ce Publishing。
本出願に先行して出版)。一般には、この方法には、遺伝的コードに従う目的の
ポリペプチドを特定するアミノ酸をコードする遺伝子材料を選択することも含ま
れている。
典型的で且つ代表的で好ましい核酸およびアミノ酸配列がこの分野では知られて
いる(Bonthron et al、、Proc、 Natl、 Acad。
Sci、(USA)、85:1492−1496.1988; Detscho
ltz et al、、 Nature。
320:695−699.1986を参照)。例えば、少なくとも2つのヒト型
Ailが存在していることが知られている。一つば内皮細胞由来であり(配列表
配列番号1および図2の概念図を参照)、グリオマーからはより長いものが分離
されている(配列表配列番号3および図3の概念図を参照)。
これらをコードするDNA、ここに開示したものに加えて、PDGFの種々のそ
の他A頷、その他活性なPDGFのAllフラグメント、ミューティン、アナロ
グ体をコードするDNAの構築は先行技術と文献によって実施できるし、さらに
公知の技術を用いて生産することが可能である。これらの技術は、種々の酵素類
の使用を含んでいる。DNAの配列特異的切断をする制限酵素であり、デオキシ
リボ核酸配列をつなぐDNAリガーゼ、新しい遺伝子材料の構成を触媒するポリ
メラーゼ、単離するPDGFをコードする配列に対するプローブ、平滑末端DN
Aに突出末端を酵素的に付加するなどがあげられる。
ここに開示するポリペプチドをコードするDNAを得るための一つの方法として
、従来の自動化したポリヌクレオチドシンセサイザー、適当な酵素を用いたライ
ゲーションと従来方法による増幅により生産した合成オリゴヌクレオチドの結合
による方法が上げられる。例えば、重複し、15塩基からなる相補DNAフラグ
メントは、ライゲーションの間、重合化を抑制するために非リン酸化して残った
末端部分を用いて、半自動化したリン酸アミダイト化学により合成できる0合成
りNAの一方の末端は、特定の制限エンドヌクレアーゼの作用する部位に対応し
た「突出末端」で残っている。そしてもう一方の側の末端は、別の制限エンドヌ
クレアーゼの作用部位に対応する末端として残っている。
さらにまた、この手法は完全に自動化することが可能である。
AllまたはこれらのフラグメントやアナログをコードするDNAは、長い1本
鎖フラグメント(50−100ヌクレオチド)を、例えばオリゴヌクレオチド
シンセサイザー(バイオサーチ製)を用いて合成して調製される。そして引き続
いてフラグメントをライゲーションする。さらにまた、目的のポリペプチドをコ
ードするDNAは、逆転写酵素を用いて、そのポリペプチドに特異的な相補DN
A (cDNA)を得るために、mRNAから合成することができる。DNAを
入手するためのこれらの方法は、それ自体が公知であり、本発明の一部分を構成
していない。
ヌクレオチドの配列は、図2または図3の配列のアミノ酸配列の1またはそれ以
上を変更することにより、阻害性のあるアナログやミューティンをコードさせる
こともできる0例えば、領内および鎖間の結合をはずすために、■またはそれ以
上のシスティン残基をセリン残基に置き換えることができる。モノマーと同じ長
さで変化させた、特定の鎖のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列のいく
つかの変更は、PD(:、F二量体のマイト−ジエン活性を阻害するために、P
DGFレセプターニまだ結合可能である。異なった種類由来の生物学的に活性な
蛋白質を用いた実験によれば、アミノ酸配列の有意な変化は阻害活性の保持時間
を延長することができることを推測させる。さらに、全長型PDGFのそれぞれ
のフラグメントは、PDGF活性を阻害することを示しており(表1)、これら
は、−例としてC末端をリジン残基で切断する酵素であるEndo Lys C
を使用して酵素的に切断することにより調製したものである。従って、ここに開
示した手法は、PDGFに拮抗する作用を示す、多数の異なる特異的な配列を生
産するために使用できることは明らかである。
このような構築には、自動化されたペプチド合成技術を使用することができる。
しかし、組換DNAの発現を行う宿主細胞で生産することが好ましい。特に好ま
しい蛋白質生産の手法としては、成熟型の物質を生産するために、原核細胞で発
現させた融合蛋白質を、引き続いて分解する方法をあげることができる。図4に
示したようなリーダーポリペプチドは、E、 coltでこのような構築物を発
現させるために使用することができる。もちろん、その他のリーダーも使用可能
であるし、もしも必要であれば、別の原核細胞型を発現運搬体として使用するこ
ともできる。リーダーはメチオニン残基、あるいはA鎖の構築物のN末端とリー
ダーペプチドの結合を保存し、リーダーのC末端を切断する試薬によって認識さ
れる他の好ましい特徴的なアミノ酸またはアミノ酸配列をコードするものである
。この従来の手法により、部位特異的なエンドペプチダーゼの作用部位またはシ
アノプロミドによるメチオニン残基の作用する適当な切断部位が調製される。図
4にはこのようなメチオニン残基が260−262番目のヌクレオチドにコード
されていることをしめしている。
これらの合成したPDGFコードDNAの発現は、DNAを含むベクターにより
原核細胞の形質転換によって達成される。
多数の有用な原核性宿主細胞は公知であり、最も好ましいE。
匹旦は入手可能である。その他の原核細胞としてはBacillusをあげるこ
とができる。さらに従来の形質導入方法は、先行技術により公知であり、本発明
の実施にあたり有用である。
プラスミドやバクテリオファージのような種々のベクターを形質導入に使用する
ことができる。これらのベクターは、多様なプロモーター/オペレーター配列が
公知で、入手可能であり、さらに発現を行うために使用することのできる、その
他の調節DNA配列を含んでいる。ベクターには多様なマーカー遺伝子を持たせ
ることができる。このマーカー遺伝子は検出可能な、ベクターの組換えDNAを
充分に取り込んだクローンのファミリーを特定するために使用することのできる
ような表現型機能を形質導入細胞に対して充分に付与する。
このように、PDGFのA鎖またはアナログまたはそれらのミューティンをコー
ドし、融合蛋白質のような真核細胞の翻訳産物を細胞内で発現させ、保持するた
めに原核細胞宿主に使用するタイプのリーダーペプチドを結合させたDNAを含
むベクターにより、原核細胞宿主を形質転換させる。融合蛋白質は導入したDN
Aから翻訳生産され、宿主細胞に蓄積される。h皿中の貯蔵物は、インクルージ
ヨンボディーのような蛋白質凝集体となる。融合蛋白質からPDGFアンタゴニ
ストを得るためには、公知の精製方法により、ハーベストした宿主細胞からイン
クルージヨンボディーを精製する。この方法には、−例をあげると、宿主細胞の
酵素および界面活性剤による溶解も含んでいる。次いで、蛋白質分子の外来性リ
ーダーペプチドを除去するために融合蛋白質を切断する0例えば、リーダーペプ
チドの除去は、A鎖ポリペプチドに結合させたリーダーペプチドのメチオニン残
基にシアノブロマイド(CNBr)を作用させて分解することにより行うことが
できる。もちろん、これらの先行技術を使用する場合は、多数のその他の切断部
位/切断剤の組み合わせを使用できる。放出された一本鎖またはフラグメントは
、ゲル濾過、CMセルロースクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー
(HPLC)のような手法を用いて単離することができる。
必要に応じて、単離したポリペプチドは一本鎖を保持させるか、あるいは一つの
PDCFI (またはフラグメント)の8個(またはそれ以下)のシスティン残
基同士の分子内SS結合の形成および第2の鎖(またはフラグメント)のシステ
ィン残基とのSS結合の形成を阻害することによって、活性型である二量体化を
ブッロクする。例えば、ピリジルエチル化(Lockridgeet al、、
J、 Biol、 Ches、、 262 :12945−12952.19
87を参照)、スルフォン化(Hoppe et al、、 Biochem、
、28: 2956−2960.1989を参照)、カルボキシメチル化(We
linder、 Anal、 Biochea、、iZL:54−54)により
SS結合形成をブロックし、FDCFの二量体化を阻害する。自然発生的な二量
体化を起こさないような、あるいはPDGFレセプターに結合するが細胞の活性
化を起こさないようなA鎖の省略型アナログを使用する場合は、このステ7プは
必要としない。
さらにまた、宿主細胞をPDGF (またはそのフラグメント)のミューティン
やアナログをコードする遺伝子で形質転換しても良い。この場合、PDGFは、
二量体が容易に得ることができないか、あるいは全く得ることができないような
システィン残基の数を減らしたものである。
ペプチドフラグメントもまた、Endo Lys CやEndo Arg Cの
ようなエンドペプチダーゼ用いて分解することにより、A鎖から生産できる。レ
セプター結合機能を有し、活性型PDGFの結合ドメインの部分からなるフラグ
メントは、PDGF活性を阻害する目的に使用できる。例えば、天然PDGFA
鎖レセプターの12−41残基及び80−120残基は有用性がある。このよう
なペプチドフラグメントもまた、二量体化を抑えるために、ピリジルエチル化、
カルボキシメチル化、S−スルフォン化を行うことができる。
システィン残基の一部または全部をそのままに保持し、ブロックしないで残す場
合には、ポリペプチドは第二のポリペプチドとSS結合させておく。この第二の
ポリペプチドは、それが結合してもポリペプチドのPDGFレセプター結合能に
影響せず、そしてPDGFの生物活性を有していないようなものであればどのよ
うなポリペプチドまたはそのフラグメントであっても良い。
アンタゴニストとしてそうやって調製したポリペプチドが作用するためには、こ
れらのポリペプチドに、レセプターに結合するために必要な3次元構造をとらせ
る必要がある。この構造は、比較的緩やかで、非共有水素結合、疎水性および荷
電結合、イオウ原子間の強い共有結合(SS結合)によってもっとも好ましい状
態となる。真核細胞は、少なくともSS結合を含むことで翻訳後の修飾を行って
いる(仮にシスティン残基が存在したと仮定した場合)ために、真核細胞で生産
されたポリペプチドは、PDGFがレセプターに結合するための正しい3次元構
造を最も好ましいようにとる。
しかし原核細胞宿主で遺伝子組換え生産されるか、生化学的に合成されたこれら
のアンタゴニストには、結合させるための構造をとらせるための処理をおこなわ
なければならない。処理としては、疎水性および荷電結合と水素結合を生しさせ
るために、単に生理学的な特性を有する溶液(生理食塩水またはバッファー)に
曝すことを含む、しかし、SS結合が必要な場合には、アンタゴニストを、スル
フオヒドリル基を含むアミノ酸残基の酸化を促進させる、生理学的に両性の物質
に曝させなければならない。この機能を有する代表的な物質は、酸化と還元のい
ずれもグルタチオンの存在である。一つの育用な方法は、グルタチオンの存在下
で、pH7−8の溶液中で酸化型と還元型を1:10の比率としてアンタゴニス
トを曝すことである。この方法の詳細は、出願中の発明 1988年2月11日
出願済の出願番号155,066号、発明の名称「血小板由来のグロースファク
ター(PDGF)とそれらのミューティンの生産」の詳細な説明に引用文献とと
もに記載している。
すでにアンタゴニストが調製され、レセプター結合のために3次元構造をとるこ
とができた場合、これらの物質は、細胞が有するPDGFレセプターのPDGF
誘導生物活性の阻害能を試験する。一つの試験方法として、細胞のトリチウムチ
ミジンの取り込みの試験を示す。この細胞はPDGFの存在下で、通常は分裂が
誘導されるが、有効なアンタゴニストと生物学的に活性なPDGFを同時に加え
ておく。発明のアンタゴニストは、PDGFレセプターに対して拮抗的に結合し
、そしてその結果DNA合成を開始させないことによって、放射能活性の取り込
みを抑制または阻害する。PDGFレセプターに拮抗的に結合できないか、ある
いは細胞分裂を開始させないではこのようなレセプターに結合できないようなポ
リペプチドは、ここに示すよ・うなアンタゴニストではない。このように、この
サンプル試験は、発明の実施の有効性を容易にチェ・ツクするために使用可能で
ある。
以下の実施例は本発明の好ましい態様を充分に説明したものであるが、本発明を
いかなる方法に限定することを意味するものではない。次の開示する出発材料お
よび試薬類の全ては先行技術により公知であり、市場より入手可能であるかある
いは良く知られた方法でi@調製能である。
X施■
■、ポリペプチドの製造
PDGFのAIMモノマーは、本発明の関連出願である1988年2月11日出
願の米国特許出願番号155.066号の記載、ここに示した引用文献、次の記
載のようにE、 coliでの組換え法によって調製した。
PDGFのm RN Aからの逆転写または合成オリゴヌクレオチドの酵素的連
結のいずれかの方法によって調製したPDC;F鎖をコードする遺伝子ブロック
は、pUc8クローニングベクターにクローニングした。そして50μg /
m IのX−gal指示染色剤および50μg / m lのアンピシリンを含
有するLB寒天培地上に、充分なE、 coli JM83株を植えつけた(M
essing etal、、Nucleic Ac1ds Res、、 9 :
309゜1981)。挿入のないpUC8プラスミドはJM83細胞の青いコロ
ニーを形成し、一方、遺伝子の挿入のあるpUCは白いコロニーを形成する。白
いコロニーを50μg/mlのアンピシリンを含むLB培地に釣り上げ、37°
Cの回転振盪式インキュベータで一晩培養した。
プラスミドDNAはアルカリ溶解法(Maniatis et al、、 Mo
1ecular ■匹nLa Laborator Manual Co1d
Spring Habor Lab。
ratory、 pp、88−9L 1982)によりこの培養液から調製した
。DNAは適当な酵素により限定分解し、ついでポリアクリルアミドゲル電気泳
動法(PAGE)により分析した。
全ての合成遺伝子はSangerによるジデオキシ シーケンシング法(J、
Mo1. Biol、+ 94:441.1975)によって分析した。得られ
た挿入遺伝子は、5%ゲル上のPAGEに従って、制限酵素分解によって単離し
た。ゲルからのDNAフラグメントの電気泳動終了後、フラグメントはm13R
F(複製型)ベクターにクローニングし、L匹li JMIOI株を形質転換さ
せ、X−gal及びI PTGを含むプレートに植えつけた。白いプラークを釣
り上げ、怒染細胞を2YT培地中で1晩培養した。M13組換えファージをポリ
エチレングリコールを用いた沈澱法により培養上清から単離した。シーケンシン
グを行うために1本鎖ファージDNAの鋳型をフェノール クロロフォルム抽出
によって調製した。
正しいクローンを付加遺伝子を用いたアッセンブリーのために保持した。DNA
シーケンシングは、全てのアッセンブリーまたは修飾工程で行った。次の方法に
従って調製したA鎖をコードするDNAを、図2及び3に示した。
遺伝子をpUCクローニングベクターから得て、合成TRPプロモーター/オペ
レーターと下流のPDGF構造遺伝子と一緒にp B R322由来の発現ベク
ターに挿入した。融合蛋白質を発現させ、インクルージヨンボディーを蓄積させ
るために、この発現ベクターを充分量のE、 coli宿主にトランスフェクシ
ョンした。
細胞をpH8の25mM Tris、10mM EDTAil衝液に再懸濁させ
た(10m 1緩衝液当たり1gの細胞を)、リゾチームを最終濃度が0.1m
g/mlになるように添加した。この懸濁液を30分間撹拌し、超音波処理後、
遠心分離を行った。得られた沈澱を再度1%Triton X−100(界面活
性剤)を含むpH8の25mM Tr i s、10mM EDTAPi衝液に
懸濁させ、一時間攪拌した後、遠心分離を行った。得られた沈澱を、pH8の8
M尿素、2.5mM T r i s、1mM EDTA、10mM DTT緩
衝液に再懸濁させた。溶液を30分間攪拌し、遠心分離を行い、上滑を回収した
。調製方法の残りの工程には、イオン交換クロマトグラフィーを使用した融合蛋
白質の精製、CNBrによる切断、ゲル濾過、CMセルロース、HPLCによる
PDGF鎖の精製などがふくまれる。
CMナセルースカラム(細胞1g当たり2.5m lの樹脂)をpH6の6M尿
素、2.5mM 酢酸アンモニウム、1mM EDTA、10mM DTT緩衝
液(CMカラム緩衝液)で平衡化した。8M尿素の上清をpH6に調整した後、
カラムに負荷した。次いで負荷したカラムをCMカラム緩衝液で洗浄した。カラ
ムに結合した蛋白質をCMカラム緩衝液のOO,3M食塩グラシュエンドで溶出
した(樹脂10m1当たり333m l )。カラムのフラクションをレムリー
の15%還元−変成ゲルにより分析した。あきらかな融合蛋白質を含むフラクシ
ョンをプールし、pH3の水に対して透析し、凍結乾燥した。
融合蛋白質は、一定の濃度で5%蟻酸溶液に再懸濁させた。
続いてCNBrを添加し、その後この溶液を室温で8−24時間攪拌した。分解
後、反応溶液を0.IN酢酸により、C,F −05)リスアクリルを用いてゲ
ル濾過を行った0次いで溶出液を凍結乾燥した。
分解物をpH6の6M尿素、2.5mM 酢酸アンモニウム、1mM EDTA
、10mM DTTII衝液に2mg/mlの濃度で再懸濁させた。CMカラム
(分解物10mg当たり3mlの樹脂)を0M緩衝液で平衡化した。分解物をカ
ラムに負荷し、CMカラム緩衝液で洗浄し、さらにCMカラム緩衝液のO−0,
3M食塩グラシュエンドで溶出した(樹脂10m l当たり333m1)。
次いでPDGF七ツマ−を含むことが確認されたフラクションをプールした。
七ツマ−をC18カラム(J、T、 Baker Inc、、Philipsb
urg、 NJ)に負荷し、アセトニトリル/TFAグラジェントで溶出させた
(25−55% アセトニトリル 90分以上)、フラクションをレムリーの1
5%週元−変成ゲルにより分析した。PDGFを含むフラクションを集め、アセ
トニトリルをロータリーエバポレーターで除去した。その後七ツマ−を凍結乾燥
した。
2、二量体化の防止
単量体PDGFのA鎖のシスティン残基を二量体化防止のためピリジルエチル化
した。二量体化あるいは酸化したPDGFのAA型の精製物を、pH8,5の6
M尿素と28mM DDTを含む50mM Tris−HCI、1mM EDT
A、10mMDTT緩衝液に最終濃度を約1mg/mlになるように溶かして還
元を行った。試料を37″Cで1時間インキュベートし、その後アルキル化する
ため、40Mの4−ビニルピリジン中で、室温で45分間放置した。アルキル化
反応を、p H8,5の2mMのEDTAを含む50mMの炭酸アンモニウム溶
液で希釈することにより停止させた。ピリジルエチル化PDC,F Aモノマー
をHPLCで精製した。
3、ペプチドフラグメントの調製
アルキル化したPDGFのAモノマーのペプチドフラグメントをリジン特異的エ
ンドプロテアーゼEndo Lys−Cを用いて切断して調製した。PDGF単
量体の溶液(0,3m g )に対して、最終的にIMになるように尿素を添加
した。pHを2MのTrizma塩基を添加して7.0に調整した。Endo
Lys−C(Boehringer製)を1 /20 (W/W)の比率で添加
した。その後37゛Cで1晩インキユベーシヨンを行った。
得られたペプチドを逆相HPLCで精製した。混合液を0.1%水性トリフロ酢
酸で平衡化したカラム(0,4x25cm、 Vydac214 TO54)に
負荷した。カラムを、220nmの吸光度が洗浄開始時の値になるまで同し溶媒
で洗浄した。次いでペプチドを0.1%水性トリフロロ酢酸を含むアセトニトリ
ルの15%から42%の直線的グラジェントで、40分に溶出させた。その時の
流速は0.7ml/分であった。フラクションは1分間でそれぞれ集めた。
溶出は220nmのLIV吸収をモニターした。
フラクションを4M尿素を含む13.5%ゲルを使用してSDS〜ポリアクリル
アミドゲル電気泳動を行った。ゲルはクーマシーブルー及び/または銀染色を行
った。フラグメントは、引き続いて阻害試験に使用した。
4、阻害性の分析
ヒト包皮線維芽細胞を新生児包皮から樹立成育させた。NIH/3T3!II胞
をS、 Aaronson(MCI)から入手した。細胞は、10%ウシ胎児血
清を含むダルベツコ変法イーグル培地(D M E M)で、37°C1二酸化
炭素lO%空気90%の条件で培養した。細胞をコンフルエントまで48ウエル
プレートで培養し、3−4日後に分析に使用した。異なる形態またはPDGFの
フラグメントを培地に加え、18時間後に10ξgのPDGFのAA型型置量体
たはBB型型置量体2ξCi/mlのトリチウムチミジンを添加下。細胞を2時
間インキュベーションし、4°Cで3回、リン酸緩衝食塩水(PBS)で洗浄し
、そして5回、5%トリクロロ酢酸(T CA)で洗浄した。TCA不溶不溶合
物、IN NaOH10,1% SDSで溶解した。トリチウムチミジンの取り
込み量をベンクマン液体シンチレーションカウンターで測定した。
いくつかの代表的な結果を表1に示j7た。
表1
跋料(A鎖) LUL ゑ込j11υ目竪侭A 天然型 10010
0n aa 80−100 LOOnMA6 aa 12−41 >200nM
A4のフラグメントは、天然型のA鎖と同程度に分裂増殖の阻害を示すことが可
能であった。この結果、PDC,Fレセプター結合部位は、天然のA頷のC末端
側の80−110アミノ酸残基で特定される範囲に結合することが確認された。
しかしフラグメントA6もまた、少ない量で作用して分裂増殖を阻害するなんら
かの活性を示しており、N末端の近傍の第2の結合ドメインが存在することをこ
の結果は示している。
さらに、A鎖の全長型アナログは、BBダイマーの分裂増殖作用を阻害する機能
を有しており、BB二量体とAA二量体は異なったPDGFレセプターに結合す
るという事実を考慮すると、予想外の結果が得られている。この結果は、本発明
のAii関連ポリペプチドもまたBBレセプターに結合することができることを
示している。
本発明は、その精神または必須な特徴から逸脱せずに、その他の特異的な方法で
実施することが可能である。そのため、本発明の詳細な説明としてすべてに関し
て考慮するものであって、先立つ詳細な説明よりもむしろ、付属するクレームに
よって説明された発明の範囲を限定するものではない、そしてそれゆえに、クレ
ームと同等の意味とクレームの範囲からなるすべての変更は、それらを同等のも
のとして包含するものである。
配列表
(1)一般情報
(i) 出願人:パン ロイ エッチ、エル。
(ii)発明の名称:生合成PDGFアンタゴニスト(iii)配列の数:6
(ii)分子の型二合成りNA蓋白質
(xi)配列の記′R:配列番号I
CGT TAA 342
(2)配列番号2
(i i)分子の型:蛋白質
(xi)配列の記載:配列番号2
Sir Ile Glu Glu 人la Val Pro 人1a Val
Cys Lys Thr Arg Thr Val l1eτy7 Glu工i
I!pF fi、7z 5@HGLr+ Val A!p pHOτhr Sa
r Ala Asr+ Phe Leutu tり −υ
τhr Sir Sir Val Lys Cys Gin Pro Sar
Arg Val His His Arg Ser Va1Lys Val A
la Lys Val Glu Tyr Val Arg Lys Lys P
ro Lys Leu Lys に1u(2)配列番号3
(it)分子の型二合成りNA、蛋白質(xi)配列の記i!:配列番号3
(2)配列番号4
(i)配列の特徴:
(A)配列の長さ:125アミノ酸
(B)配列の型二アミノ酸
(D)トポロジー二直鎖状
(i i)分子の型:蛋白質
(xi)配列の記載:配列番号4
工1e Trp Pro Pro Cys Val Glu Val Lys
Arg Cys Thr Gly Cys Cys AsnThr Ser S
er Val Lys Cys Gin Pro Ser Arg Val H
is His Arg Ser Va1Lys Val Ala Lys Va
l Glu Tyr Val^rg Lys Lys Pro Lys Leu
Lys GluSer Lau Asn Pro A31) Tvr Arg
Glu Glu Asp Thr Gly Arg Pro Arg Gl■
loo 105 110
(2)配列番号5
(i i)分子の型:合成りNA、蛋白質(xi)配列の記!!:配列番号5
(2)配列番号6
(ii)分子の型:蛋白質
(xi)配列の記載:配列番号6
Ser Arg Leu Asp Leu Asp Val Arg Thr
Asp Hls Lys Asp Leu Ser AspE匹足ぶLユ
RsaI
au3A
Xho 工X
5au3人Hasエエエ
Cfr工
ruI
NSpH工
! −嘩
Undecscored amino acid 5equence is t
hat+ofan A chain of PDGF。
會 51gn1fies 辷he end of the 5trucセura
l geneencoding the A chain。
E区!田二二
R5a工
Sau3人
frX
1+
N5pH工
360 370 3E15 395
Sau3八
XhoX工
Undecscored amino acia 5equanca =s t
haセofan A chain of PDGF。
宵 51gn1fies セha end oe the 5trucセura
l gangencodingセhe八chain。
Undeへscored nucleic acid 5equence is
aportion of the polylinker。
E区瓜田LA
補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法第184条の8)平成4年6月21日曲
Claims (22)
- 1.血小板由来の生長因子(PDGF)の活性に拮抗化する方法であって次のス テップからなる方法(a)細胞上のPDGFに特異的なレセプターに結合するよ うなポリペプチドであって、PDGFのA鎖のアミノ酸配列の少なくとも一部分 が充分に複製されたアミノ酸配列からなるPDGF活性のないポリペプチドを提 供し、(b)上記細胞上の上記レセプターに結合するような上記ポリペプチドを 、上記の細胞に接触させ、上記ポリペプチドの上記レセプターへの結合が、天然 型のPDGFの結合を阻害させる。
- 2.上記の提供されるステップが、少なくとも内皮細胞型のPDGFのA鎖の一 部分とホモローガスであるポリペプチドを提供することからなる、請求項1の方 法。
- 3.上記の提供されるステップが、配列表配列番号1に示したアミノ酸配列から なるポリペプチドを提供することからなる、請求項2の方法。
- 4.上記の提供されるステップが、少なくともグリオマー細胞型のPDGFのA 鎖の一部分とホモローガスであるポリペプチドを提供することからなる、請求項 1の方法。
- 5.上記の提供されるステップが、配列表配列番号3に示したアミノ酸配列から なるポリペプチドを提供することからなる、請求項4の方法。
- 6.上記の提供されるステップが、PDGFのA鎖のC末端の一部分からなるポ リペプチドを提供することからなる、請求項1の方法。
- 7.上記の提供されるステップが、配列表配列番号3に示したアミノ酸配列の1 2番から110番目の残基と少なくとも70%のホモロジーを有するポリペプチ ドを提供することからなる、請求項1の方法。
- 8.上記の提供されるステップが、PDGFのA鎖の省略型アナログを含むポリ ペプチドを提供することからなる、請求項1の方法。
- 9.上記の提供されるステップが、PDGFのA鎖の天然型のフラグメントを含 むポリペプチドを提供することからなる、請求項1の方法。
- 10.上記の提供されるステップが、PDGFのA鎖の12−41残基のアミノ 酸を含むポリペプチドのフラグメントを提供することからなる、請求項9の方法 。
- 11.上記の提供されるステップが、配列表配列番号1または配列番号3に示す 配列の12−41残基のアミノ酸を含むポリペプチドのフラグメントを提供する ことからなる、請求項10の方法。
- 12.上記の提供されるステップが、PDGFのA鎖の80−110残基のアミ ノ酸を含むポリペプチドのフラグメントを提供することからなる、請求項9の方 法。
- 13.上記の提供されるステップが、配列表配列番号1または配列番号3に示す 配列の800−110残基のアミノ酸を含むポリペプチドのフラグメントを提供 することからなる、請求項12の方法。
- 14.上記の提供されるステップが、生物学的活性を有しない第2のポリペプチ ドに対してSS結合したPDGFのA鎖の省略型アナログを提供することからな る、請求項8の方法。
- 15.上記の提供されるステップが、生物学的活性を有しない第2のポリペプチ ドに対してSS結合したPDGFのA鎖のフラグメントを提供することからなる 、請求項9の方法。
- 16.上記の提供されるステップが、原核宿主細胞で組換えDNAを発現させた 物質を含むアミノ酸配列を有するポリペプチドを提供することからなる、請求項 1の方法。
- 17.上記の提供されるステップが、グリコシル化されていないポリペプチドを 提供することからなる、請求項1の方法。
- 18.上記の提供されるステップが、複数のブロックされたシステイン残基を含 むアミノ酸配列を有するポリペプチドを提供することからなる、請求項1の方法 。
- 19.血小板由来の生長因子(PDGF)活性に拮抗し、そしてPDGFのA鎖 のアミノ酸配列の少なくとも一部分が充分に複製されたアミノ酸配列からなるポ リペプチドであって、前記ポリペプチドは、PDGFの結合に生物学的に応答す る細胞上の天然型PDGFのための細胞膜結合型レセプターに結合し、前記ポリ ペプチドの前記レセプターへの結合はPDGF結合を阻害し、そしてPDGF活 性をブロックするのに有効であるペプチド。
- 20.請求項19のポリペプチドをコードするDNA配列。
- 21.クレーム20のDNA配列を保有し、発現する細胞。
- 22.次のステップからなる血小板由来の生長因子(PDGF)の活性に拮抗す るポリペプチドを調製するための方法。 (a)上記ポリペプチドを合成するため請求項21の細胞を培養し、 (b)上記の細胞から上記のポリペプチドを精製する。
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